DE1303025B

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Publication number: DE1303025B
Application number: DEB76778A
Authority: DE
Original assignee: Berliner Mashinenbau AG
Current assignee: Berliner Mashinenbau AG

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlantrieb für Wosserrahrzcuge, der mit durch Kernenergie erzeugtem Treibgas, welches auf das umgebende Wasser als Vortriebsmittel wirkt, betrieben wird.The invention relates to a jet propulsion for Wosserrahrzcuge, which is generated by nuclear energy Propellant gas, which acts as a propellant for the surrounding water, is operated.

Für die Schiffahrt wurde die Kernenergie erst bedeutungsvoll, nachdem es gelang, Brennstadelemente herzustellen, in welchen der Spaltstaff — mehr oder weniger — angereichert ist und die Kernspaltung ohne zusätzliche Neutronenquelle als eine gesteuerte Kettenreaktion durchführbar ist, um dann die freigewordenen Wärmemengen technisch auszunützen. Zur Umsetzung der Wärmeenergie des Reaktors in Bewegungsenergie für den Schiffsantrieb werden Maschinenanlagen verwendet, die im wesentlichen von gleicher Art sind wie diejenigen, welche bisher in Verwendung stehen, mit der Ausnahme, daß an Stelle der Anlagen zur Wärmeerzeugung durch Verbrennung üblicher Brennstoffe beim Betrieb mit Kernenergie Reaktoren vorgesehen sind, mit denen «las Treibgas, sei es Heißluft oder Dumpf, aufbereitet bzw. aufgeheizt wird. Hierbei wird der durch (lie Wiirmcausniitzung des Reaktors gewonnene Wärmeträger einer Turbine oder einer Kolbenmaschine zur Umwandlung in mechanische Energie Eugeleiiet und diese über die Schraube in Schub ttmgescizi.Nuclear energy only became important for shipping after fuel elements were used to produce in which the fissile staff - more or less - is enriched and the nuclear fission can be carried out as a controlled chain reaction without an additional neutron source in order to then reduce the released To use heat quantities technically. To convert the thermal energy of the reactor into Kinetic energy for the ship propulsion are used machine systems, which essentially are of the same type as those previously in use, with the exception that an Place of the systems for heat generation by burning common fuels when operating with Nuclear energy reactors are provided, with which «las propellant gas, be it hot air or vapor, is processed or is heated up. Here, the heat obtained by heating the reactor is used Heat transfer medium of a turbine or a piston engine for conversion into mechanical energy Eugeleiiet and this ttmgescizi about the screw in thrust.

Durch d^: - Kernspaltung können größte Wirmetncngen frei gemacht werden, so daß sich diese Art von Energiequclkn vor all.m für Schiffe mit hohen Geschwindigkeiten unü großem Aktionsradius besonders eignet. Bei den genannten Antriebsanlagen wird jjedoch die mechanische Energie über die Schraube in Schub umgesetzt, wobei die Nachteile der Schraube, vor allem bei hohen Geschwindigkeiten, in Kauf genommen v/erden. Wenn, wie bekannt, der Schraubenwirkungsgrad mit zunehmender Geschwindigkeit infolge Kavitationserscheinungen am Schraubenblatt erheblich abnimmt und bei Geschwindigkeiten über 30 nvscc (108 km/h) untragbar schlechte Werte annimmt, so läßt sich daraus ableiten, daß auch der sich an der Schraube ergebende Wirkungsgrad über Maschine und Schraube äußerst niedrig liegt, da der effektive Wirkungsgrad der Gesamtantnge sich aus dem Produkt des effektiven Wirkungsgrades der Maschine selbst und des Wirkungsgrades der Schraube bildet, so daß die durch den Kernenergieantrieb crzielbaren hohen Leistungen durch die SchrauK· wiederum weitgehend uiiausgcnülzt bleiben.By d ^: - Nuclear fission, the greatest possible amount of heat can be released, so that this type of energy source is particularly suitable for ships with high speeds and a large radius of action. In the drive systems mentioned, however, the mechanical energy is converted into thrust via the screw, the disadvantages of the screw, especially at high speeds, being accepted. If, as is known, the screw efficiency decreases considerably with increasing speed due to cavitation phenomena on the screw blade and assumes unbearably bad values at speeds above 30 nvscc (108 km / h), it can be deduced from this that the efficiency resulting from the screw is also over the machine and screw is extremely low, since the effective efficiency of the overall drive is the product of the effective efficiency of the machine itself and the efficiency of the screw, so that the high power achievable by the nuclear power drive is again largely utilized by the screw.

Weiterhin ist bei einem Kernreaktor, dessen l.^:.ncrgic in nutzbare, mechanische Arbeit umgewandelt werden soll, nicht, wie z. ß. bei den üblichen Krnflcrzcupungsanlagen. der thermische Wirkungsgrad von ausschlaggebender Bedcutuni;. da bei Verwendung von Kernenergie diese praktisch unbegrenzt zur Vertagung steht.Furthermore, in a nuclear reactor, the l. ^: .ncrgic is to be converted into usable, mechanical work, not how z. ß. with the usual crown machines. the thermal efficiency of crucial bedcutuni ;. because if nuclear energy is used, it can be postponed practically indefinitely.

Der wesentliche Nachteil der genannten mit Kernreaktor erbeliendcn Schiffsantriebe liegt also in der Art der Umformung der thermischen Energie des Kernreaktors in Bewegungsenergie des Schiffes, die bei der bekannten Benutzung einer durch eine Maschine angetriebenen Schraube, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, zu einem ungünstigen Wirkungsgrad fuhrt. Auflerdern ergeben sich bei hohen Leistungen und den bisher verwendeten Kraftmaschinen verhältnismäßig hohe Baugewkhte und Bauvulumina sowie ein hoher Kostenaufwand für die Herstellung. TJarflbcr hinaus sind die derzeit bekannten Energieumformer₁ Kolbenmaschine oder Turbine, in der maximalen Betriebstemperatur begrenzt; damit Lsi auch die Höhe des nutzbaren WürmegefÜlles, das ein Maß für die Arbeitsleistung S der Maschine darstellt, erheblich eingeschränktThe main disadvantage of the mentioned ship propulsion systems with a nuclear reactor is the type of conversion of the thermal energy of the nuclear reactor into kinetic energy of the ship, which leads to an unfavorable degree of efficiency when a screw driven by a machine is used, especially at high speeds. In addition, with high performance and the prime movers used up to now, there are relatively high building weights and volumes as well as high manufacturing costs. In addition, the currently known energy converters ₁ piston engine or turbine are limited in their maximum operating temperature; so that Lsi also significantly limits the amount of usable WürmegefÜlles, which is a measure of the work performance S of the machine

Es ist weiterhin bekannt, WusserfaLrzeuge mittels eines Strahlantriebes fortzubewegen. Bei einer Ausführungsform wird hierbei ein Bennstoffluftgemisch zur Verbiennting gebracht und dessen Abgase durchIt is also known to move Wusser vehicles by means of a jet propulsion system. In one embodiment Here, a fuel-air mixture is brought to the Verbiennting and its exhaust gases through

to einen Kanal unmittelbar in das Wasser geleitet, wobei der sich dadurch ergebende Rückstoß als Schub zum Antrieb des Schiffes od. dgl. ausgenutzt wird. Die Abgase werden durch einen entsprechend geführten Ableitungsweg entweder in Fahrtrichtung oder gegento a channel directly into the water, whereby the resulting recoil acts as a thrust to the Drive of the ship or the like. Is exploited. The exhaust gases are passed through an appropriately Dissipation path either in the direction of travel or against

is diese zum Austreten in das Wassel gebracht. Bei einer anderen AusfUhrungsform wird ein kemkraft betriebener Dampferzeuger verwendet, dessen Dampf über Düsen ins Freie oder in das Wasser geleitet wird, um die Rückstoßkraft als Schubkraft ausnutzenis this made to escape into the water. In another embodiment, a core force is used operated steam generator is used, whose steam is directed into the open air or into the water via nozzles is to use the recoil force as a thrust force

so zu können. Beiden Anordnungen ist gemeinsam, daß bei hoher Aufwendigkeil der Anlagen eine sehr geringe Ausnutzung der aufgewendeten Energie vorhanden ist. Das Blasen ein« Dampf- oder Gasstrahles in die Atmosphäre oder ins Wasser hat keinen hohen Wirkungsgrad. Der Propulsionswirkungsgrad nähert sich einem Minimum, wobei der Gesamtwirkungsgrad der Anlage auf einen sehr geringen Wert herabgedrückt wird.so to be able to. Both arrangements have in common that with a high cost of the systems a very there is little utilization of the energy expended. Blowing a jet of steam or gas into the atmosphere or into the water is not very efficient. The propulsion efficiency approaches a minimum, with the overall efficiency of the system at a very high low value is depressed.

The object of the invention is to water jet drive

bene Wasserfahrzeuge zu «chatten, bei denen ein hoher Propulsionswirkungsgrad erreicht werden kann, wobei die von einem Kernreaktor gelieferte Energie ausgenutzt wird. Die Erfindung zeichnet sich aus durch die Kombination eines an sich bckannten Wasserreaktionsmotors mit unmittelbarem Ausschub von Wasserkolben mittels Treibgases und eines Kernreaktors, dessen Energie in an sich bekannter Weise auf einen Energieträger übertragen wird, der den in den Ausstoßrohren des Wasserreaktionsmolors gebildeten Wasserkolbcn über ein Verteilorgan unmittelbar als Treibgas zugeführt wird Durch die erfindungsgemäße Kombination wird erreicht, dall die von ei.icm Kernreaktor gelieferten großen Gasmcngcn von hohem Druck und höhetto chat with watercraft that have a high propulsion efficiency using the energy supplied by a nuclear reactor. The invention draws is made up of the combination of a known water reaction motor with a direct one Ejection of water flasks by means of propellant gas and a nuclear reactor, the energy of which is known per se Way is transferred to an energy carrier, which is in the discharge tubes of the water reaction molors The water piston formed is supplied directly as a propellant gas via a distributor The combination according to the invention achieves that the ones supplied by a nuclear reactor large gas engines of high pressure and altitude

4$ Temperatur auch will und mit gutem Wirkungsgrad für die Fortbewegung des Schiffes verarbeitet werden können. Der Kernreaktor, der im Vergleich mit raum- und gewichtsmäßig etwa gleichen üblichen Dampf- oder Heißliifler/eiigcm (einschließlich deren Brennstoffvorrat) eine wesentlich höhere und cncrgiclinltigere Trcibgiismcnge ltrfcrn kann, läßt sich voll ausnutzen. Man erzielt einen Propiilsionswtrkungsgrad. der mich bei hohen Schilfspcschwindigkcilcii hoch gehalten werden kann, wobei auch der Gcsamt-4 $ temperature also wants and can be processed with good efficiency for the movement of the ship can. The nuclear reactor, in comparison with the usual in terms of space and weight about the same Steam or hot airers (including their fuel supply) have a significantly higher and more reliable rate The effects of impulses can be fully exploited. A propilatory efficiency is achieved. which can be held high in the case of high reeds, whereby the overall

ss wirkungsgrad der gesamten Anlriebsanlugc hoch ist. Der Propulslonswirkuligsgrad des an sich bekannten WasserreaktkirMmoton, bei dem eine Wassersäule bzw. ein Wasscrkolbcn durch unmittelbare Expansion des Treibgases beschleunigt wird, kann auch bei hohen Oeichwindigkeitcn den Wert von etwa 86·» erreichen. Infolge der günstigen Kühlverhältnisse des erfindungsgcmiiDcn Schiffsantriebes, die durch Wasscrmncn- und -außenkühlung der Ausstoßrohre gegeben sind, können sehr hohe Betrlebstcmpcra-ss efficiency of the entire drive system is high. The propulsion efficiency of the known per se Water reaction in which a column of water or a piston of water by direct expansion of the propellant gas is accelerated, the value of approx. reach. As a result of the favorable cooling conditions of the ship propulsion system according to the invention, which by Water cooling and external cooling of the discharge tubes are given, very high operating cmpcra-

Bj türen zugelassen werden. Femcf können mit Rücksicht auf das Fehlen von beweglichen Elementen zur Kraftübertragung die Qetriebsdrflcke entsprechend gesteigert werden. Hohe Betfiehstemperaiurcn Bj doors are allowed. Femcf can take into account the lack of moving elements For power transmission, the operating pressures can be increased accordingly. High bed temperature

Claims

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and pressures, however, enable the utilization of a high worm gradient. The work performance of the drive system is increased, and one achieves an extremely favorable specific performance weight of the whole Propulsion system. The large a drive power available is suitable for high ship speeds exploit in a corresponding manner, the efficiency is practically not impaired. In addition, the thermomechanical energy converter, in which one consisting of water Column or piston through which gas expansion is accelerated immediately, the possibility of a low-noise Operation of the drive to achieve what both war and civil shipping strived for will. Overall, one achieves a combination of essential advantages without decisive ones Having to accept disadvantages.

In the first drawing, a schematic representation of an embodiment can be found Watercraft propulsion shown.

The heat energy emitted in a known manner from the nuclear reactor 1 is used to incite Propellant used. The main part of the energy of the heat carrier is via the line 2 and the Distributor 4 the water pipes 3 of a water »5 reaction engine supplied to the by the current to push out and accelerate the amount of water stored in the pipes as a water piston The water pipe 3 itself carries to the front end z. B. a valve 5, which «during the filling of the 025

Pipe opened by the current and H-Ubrentl of the expulsion process by the pressure of the propellant gas, which is significantly higher than the dynamic pressure of the current is closed. One can also use a known water friction motor with valveless controls.

When using steam as the propellant gas, the water is pressurized in a known manner fed to the reactor 1, where it is made to evaporate and superheat, to then over the Line Z to be fed to the water reaction engine. The propellant gas is lost and must always be replaced. Since it enters the open air after expansion, it is fed with nuclear energy Turbine secret runs are known to be kept free of radioactivity.

Claim:

Propulsion for Wp-iser vehicles using a nuclear reactor as an energy source and a jet propulsion, characterized clur ^ h the combination of a water reaction engine known per se (3, 5) with direct ejection of water flasks by means of propellant gas and a nuclear reactor (l), whose energy in itself is transferred in a known way to an energy carrier, which in the discharge tubes (3) of the WasserTeakIionsmniors formed water flask via a distributor (4) directly as Propellant gas is supplied.

For this 1 sheet of drawings